ఉష్ణగతిక శాస్త్రం
వ్యతిరేక్య కార్నో చక్రం — ఎన్ట్రోపీ
తిరిగే కార్నో చక్రం జలాశయాలతో ఎన్ట్రోపి మార్పిడి చేస్తుంది — నికర ΔS_univ ≈ 0.
వ్యతిరేక్య కార్నో చక్రం — ఎన్ట్రోపీ — ఇంటరాక్టివ్ ఉష్ణగతిక శాస్త్రం సిమ్యులేషన్. తిరిగే కార్నో చక్రం జలాశయాలతో ఎన్ట్రోపి మార్పిడి చేస్తుంది — నికర ΔS_univ ≈ 0. ప్రత్యక్ష SI కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో కూడిన ఉచిత, బ్రౌజర్ ఆధారిత ఆభాసీ భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగశాల.
వ్యతిరేక్య ఎన్ట్రోపీ
తిరిగే కార్నో చక్రం జలాశయాలతో ఎన్ట్రోపి మార్పిడి చేస్తుంది — నికర ΔS_univ ≈ 0.
పూర్తి తిరిగే చక్రానికి వ్యవస్థ ఎన్ట్రోపి ప్రారంభ విలువకు తిరిగి వస్తుంది, వేడి జలాశయం Q_h/T_h ఎన్ట్రోపిని కోల్పోతుంది, చల్లని జలాశయం సమాన పరిమాణంలో Q_c/T_c పొందుతుంది. విశ్వం మొత్తం ఎన్ట్రోపి మార్పు సున్నా — ఇదే గరిష్ఠ దక్షతను నిర్వచిస్తుంది.
- ΔS_univ = 0 (తిరిగేది)
- ఎన్ట్రోపి మార్పిడి
దర్యాప్తి సంక్షిప్త వివరణ
ల్యాబ్ తెరిచే ముందు ప్రశ్నను ప్లాన్ చేయండి
ఈ సంక్షిప్త సారాంశం ప్రీరెండర్ చేసిన పేజీని ప్రతిబింబిస్తుంది: ముఖ్య ప్రశ్న, పోటీ ఊహలు, చరరాశి పాత్రలు, నియంత్రక నియమాలు, సెటప్, విశ్లేషణ, విస్తరణ ప్రశ్నలు — ఇవే క్రమంలో కనిపిస్తూ ఉంటాయి.
ముఖ్య ప్రశ్న
కార్నో యంత్రం ఒక దశలో వేడి జలాశయంతో, మరో దశలో చల్లని జలాశయంతో ఉష్ణం మార్చుకుంటుంది. వేడి జలాశయపు ఎన్ట్రోపి నష్టం, చల్లని జలాశయపు ఎన్ట్రోపి లాభాన్ని సరిగ్గా రద్దు చేస్తుందా?
పరిగణించాల్సిన ఊహలు
- జలాశయాల ఎన్ట్రోపి మార్పులు రద్దు కావు; మొత్తంపై శూన్యేతర నికర ఎన్ట్రోపి మార్పు ఉంటుంది.
- అవును — విపర్యామ్య (కార్నో) చక్రానికి, రెండు జలాశయాల ఎన్ట్రోపి మార్పులు సరిగ్గా రద్దు అవుతాయి, నికర ఎన్ట్రోపి ఉత్పత్తి సున్నా.
- జలాశయ ఎన్ట్రోపి మార్పులకు, వాయువుతో మార్చబడిన ఉష్ణానికి సంబంధం ఉండదు.
చరరాశి పాత్రలు
మీరు సెట్ చేసేవి:
- దశ సంఖ్య
మీరు కొలిచేవి:
- ఈ దశలో మార్చబడిన ఉష్ణం Q (J)
- ఎన్ట్రోపి సహకారం ΔS = Q/T (J/K)
పరిశోధన ఎలా నడుస్తుంది
- entropy-carnot ప్రీసెట్ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. carnot-cycle లోని అదే 4-దశ కార్నో చక్రం 600 K, 300 K జలాశయాల మధ్య నడుస్తుంది.
- దశ-స్థాయి ఉష్ణ రీడింగ్ను చేతనం చేయండి.
- చక్రం యొక్క ప్రతి దశకూ (1 నుండి 4 వరకు), మార్చబడిన ఉష్ణాన్ని చదివి, ఆ దశ ఎన్ట్రోపి సహకారం Q_leg/T_leg లెక్కించండి.
పాలక సమీకరణం
జలాశయ ఎన్ట్రోపీ సమతూకం — ΔS = Qout/Tc − Qin/Th
ప్రతి జలాశయం తన స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద వదలబడిన ఉష్ణానికి −Q/T (లేదా శోషించిన ఉష్ణానికి +Q/T) తో ఎన్ట్రోపి మారుతుంది. కార్నో లాంటి విపర్యామ్య చక్రానికి, వేడి, చల్లని జలాశయాల ఎన్ట్రోపి మార్పులు సరిగ్గా రద్దవుతాయి: ΔS_net = Qout/Tc − Qin/Th = 0.
ముద్రించగల కార్యపత్రకం విద్యార్థులను ఏమి కనుగొనమంటుంది
- Q = 0 నిర్వచనం ప్రకారం దశలు 2, 4 (రుద్ధోష్మ) సున్నా ఎన్ట్రోపి ఇస్తాయని నిర్ధారించండి. దశ 1 (Th = 600 K వద్ద), దశ 3 (Tc = 300 K వద్ద) శూన్యేతర సహకారాలను కలపండి.
- దశ 1లో వాయువు శోషించిన ఉష్ణం వేడి జలాశయం వదలబడిన ఉష్ణం; దశ 3లో వాయువు వదలబడిన ఉష్ణం చల్లని జలాశయం శోషించిన ఉష్ణం. పూర్తి చక్రంపై జలాశయాల కలిపిన ఎన్ట్రోపి మార్పు సున్నా అవుతుందో ఎందుకో వివరించండి.
ల్యాబ్కు మించి ఇది ఎక్కడ కనిపిస్తుంది
- నిజమైన యంత్రానికి ఘర్షణ, పరిమిత-వేగ ఉష్ణ బదిలీ ఉంటాయి, రెండూ అవిపర్యామ్యం. నిజమైన చక్రపు జలాశయ ఎన్ట్రోపి మార్పులు సరిగ్గా రద్దు కాక, ధనాత్మక నికర ఎన్ట్రోపి ఉత్పత్తిని ఇస్తాయి — మరియు రెండో నియమం ఆ నికర ఉత్పత్తి ≥ 0 అవ్వాలని ఎందుకు కోరుతుందో వివరించండి.
- కార్నో చక్రపు సున్నా నికర ఎన్ట్రోపి ఉత్పత్తే దాన్ని “విపర్యామ్యం” అని పిలవడానికి కారణం — ప్రతి దశను వెనుకకు నడిపి, జలాశయాల స్థితులతో సహా ప్రతిదీ తిరిగి చేయగలరు. ధనాత్మక నికర ఎన్ట్రోపి ఉత్పత్తి గల ప్రక్రియ (ఘర్షణ లాగా) ఈ విధంగా తిరగబడలేదు ఎందుకో వివరించండి.
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.4 Thermodynamics
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- Entropy Carnot కు స్వాగతం
- గది ఎంచుకోండి
- ప్లే నొక్కండి
- తిరిగే చక్రంలో ఎన్ట్రోపి
- లక్షణాల ప్యానెల్ తెరవండి
- మీరు సాధించారు!
దృశ్యం నిర్మించడానికి, ప్లే నొక్కడానికి, ప్రత్యక్ష కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో అన్వేషించడానికి ఇంటరాక్టివ్ సిమ్యులేషన్ తెరవండి.